Comunicaciones

PIADE S.A DE C.V |
ZigBee
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Protocolo y Redes |

Ing.González Jaimes Daniel
22/04/2011
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ZIGBEE 4
Introducción a Zigbee 4
PROTOCOLO ZigBee 5
Capa Física 5
Capa MAC 6
Modo balizado 6
Modo no balizado 6
Algoritmo CSMA-CA 7
CSMA-CA ranurado 7
CSMA-CA no ranurado 8
Inicialización y mantenimiento de PAN 8
Capa de red 8
Funciones 9
Establecer una nueva red 9Permitir a los dispositivos unirse a una red 9
Descubrimiento de red 9
Unirse a una red 10
Tablas de vecindad 10
Encaminamiento 11
Problemas en la capa de red 11
Capa de aplicación 11
Perfil de aplicación 12
Cluster 12
Punto de acceso 12
Vínculo 12
Marco de aplicación (AF o Application Framework) 12
Clusters 13
Dispositivo de Objetos ZigBee (ZDO) 13
REDES ZIGBEE 14Tipos de dispositivos 14
Topologías 15
CONSIDERACIONES PRACTICAS 16
Modelo jerárquico de aplicaciones 16
Estandarización en automatización 17
Integridad de los datos 18
Redundancia 19
Número de Dispositivos 20
Tiempo de conexión 22
Conexión simultanea 23
Respuesta en tiempo 23

REDES ZIGBEE

Introducción a Zigbee

Las redes ZigBee comenzaron a ser concebidas a partir delaño de 1998 particularmente con la una necesidad que vieron muchos ingenieros de utilizar de redes ad hoc inalámbricas.
El estándar de IEEE 802.15.4 fue terminado en mayo 2003.

ZigBee trabaja en la banda ISM (Industrial, Scientic and Medical ). Ésta es una parte del espectro electromagnético de propósito general, que puede ser usada sin necesidad de licencia siempre que se respeten unosciertos límites de potencia emitida. . La mayor parte de los sistemas que trabajan en la banda ISM lo hacen bien a 2,4 GHz o bien en la banda por debajo de 1 GHz. Mientras la banda a 2,4 GHz es universal, por debajo de 1 GHz las frecuencias estandarizadas varían de un país a otro. Por ejemplo, mientras en Europa la frecuencia estándar por debajo de 1 GHz es 868 MHz, en Estados Unidos se usa aquellacentrada en los 915 MHz-
.
La banda de 2,4 GHz es recomendable cuando la interoperabilidad es un requerimiento para nuestro dispositivo. Además, si necesitamos que dicho dispositivo funcione correctamente en distintas zonas geográficas, 2,4 GHz es la mejor elección. Por otro lado, puesto que a esta frecuencia trabajan un gran número de tecnologías (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, etc) e inclusoalgunos hornos microondas, los altos niveles de interferencia son un problema a superar. Por último, una frecuencia mayor implica que la señal será absorbida más fácilmente por el entorno y los objetos circundantes, con lo que el rango de alcance disminuirá respecto al caso de usar frecuencias menores.

A pesar de coexistir en la misma frecuencia con otro tipo de redes como WiFi o Bluetooth sudesempeño no se ve afectado, esto debido a su baja tasa de transmisión y, a las características propias del estándar IEEE 802.15.4.
PROTOCOLO ZigBee

El estándar ha sido defnido por la ZigBee Alliance, de la que forman parte más de 300 empresas, y por el IEEE Task Group 4. En concreto, la ZigBee Alliance se encarga de la defnición de las capas de red y aplicación mediante el estándarZigBee (basado en el modelo OSI) mientras que el Task Group 4 se centra en la definición de las capas física y MAC (Medium Access Control ) mediante estándar 802.15.4 . Estos términos, ZigBee y 802.15.4, son a veces utilizados como sinónimos cuando en realidad definen partes diferentes de la pila de protocolos. En la figura podemos ver una simplificación de dicha pila de protocolos.


Capa FísicaLa capa física gestiona la transmisión y recepción de datos usando determinados canales radio. En ZigBee existen 16 canales posibles localizados entre 2,405 y 2,48 GHz con una diferencia entre ellos de 5MHz. El protocolo permite una selección dinámica del canal, de forma que se elija el menos ruidoso de entre aquellos posibles (Comandos SC y SD, Para Módulos Xbee Serie 1 y serie 2)....